[发明专利]一种基于置信度的偏振自主组合导航方法

权利要求书

1.一种基于置信度的偏振自主组合导航方法，其特征在于：该方法实现步骤如下：

步骤(1)、利用偏振传感器阵列中的多个偏振传感器获取天空偏振方位角，即可获得模块坐标系下的偏振矢量通过坐标转换关系，将转化到本体坐标系中

步骤(2)、利用载体的地理位置信息和时间信息，确定地理坐标系下的标准太阳矢量S^t；

步骤(3)、通过本体坐标系下的偏振矢量在本体坐标系下，建立偏振矢量与太阳矢量的转换关系，得到测量太阳矢量S_ij；

步骤(4)、通过将标准太阳矢量S^t转化到本体坐标系中得到本体坐标系下的标准矢量S^b，以矢量S^b为半径，以观测点为球心，根据球心角建立太阳矢量的置信度；

步骤(5)、根据置信区间，排除掉不在区间内的太阳矢量，对剩余的太阳矢量通过偏振传感器的协方差矩阵进行信息融合，得到量测太阳矢量

步骤(6)、对步骤(5)中的量测太阳矢量和步骤(2)中的标准太阳矢量进行做差，得到偏振量测信息，与惯性导航组合，通过卡尔曼滤波，得到更高精度的姿态信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于置信度的偏振自主组合导航方法，其特征在于：所述步骤(1)具体实现如下：

在模块坐标系下，通过获取N个偏振传感器获取偏振方位角，将每个传感器的偏振矢量表示为：

其中，为第i个传感器的偏振方位角，m_i表示模块坐标系下的第i个偏振传感器，利用第i偏振传感器安装角度α_i、β_i和μ_i，设m表示模块坐标系，b表示本体坐标系，t表示地理坐标系，则可以求得第i个偏振传感器的模块坐标系与本体坐标系的转换矩阵如下：

本体坐标系下第i个传感器得到的偏振矢量可表示为：

3.根据权利要求1所述的一种基于置信度的偏振自主组合导航方法，其特征在于：所述步骤(2)具体实现如下：

根据天文年历，得到地理坐标系下太阳高度角和太阳方位角得到地理坐标系下的标准太阳矢量S^t为：

4.根据权利要求1所述的一种基于置信度的偏振自主组合导航方法，其特征在于：所述步骤(3)偏振矢量和太阳矢量的关系具体实现如下：

根据瑞利散射模型，太阳矢量始终垂直于偏振矢量，因此，任意两个不平行的偏振矢量相互叉乘，即可得到测量太阳矢量的方向，再进行单位化可得到测量太阳矢量；

由偏振矢量和两个偏振矢量叉乘，得到矢量E_ij如下：

此时由偏振矢量和得到测量太阳矢量S_ij如下：

其中w_ij为测量噪声，||E_ij||为矢量E_ij的模值。

5.根据权利要求1所述的一种基于置信度的偏振自主组合导航方法，其特征在于：所述步骤(4)测量太阳矢量的置信度的建立具体实现如下：

设为载体姿态矩阵的名义值，此时本体坐标系下的标准太阳矢量S^b为：

由于实际的本体坐标系下的标准太阳矢量和测量的太阳矢量是较为相近的，由本体坐标系下的标准太阳矢量S^b和观测点建立的单位球，此时，由圆心角A得到测量的偏振矢量根据经验设置信度函数为：